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聚变与等离子体实验基地简介

 

  磁约束核聚变实验基地是华中科技大学电气与电子工程学院为适应普林斯顿大学、麻省理工学院等国际知名高校电气学科发展方向而新成立的实验基地。该基地以研究聚变等离子体中所遇到的特征电磁问题为目标,着重发展聚变等离子体中的电磁理论与实验分析方法、电磁参数检测技术,以便为ITER及国内磁约束聚变能研究提供后备人才,同时利用所掌握的各种方法,拓展等离子体在医学等领域的应用,以发挥等离子体电磁技术在国民生产生活中所应起的作用。

  实验基地的建设可回溯至2003年,时华中科技大学与美方签订协议,开始实验基地主要设备—价值2000万美元的TEXT-U托卡马克装置的搬迁及在国内重建工作,并将此项工作纳入了 “985工程”和“211工程”项目,重建工作总投入超过2千万元。

  建成后的J-TEXT托卡马克等离子体电流超过200kA,脉宽超过300ms,成为为教育部的唯一的中型托卡马克装置,财政部每年拨专款500万元以支持装置的正常运行。华中科技大学也成为包括清华北大等十所高校的教育部磁约束聚变联合中心的挂靠单位。

  现实验基地拥有与在建的系统包括J-TEXT托卡马克主机、100MW脉冲发电机组、1.2MW电子回旋加热系统、三色远红外偏振仪诊断系统、弯晶谱仪诊断系统、电子回旋辐射诊断系统、远红外干涉仪诊断系统等多套大型的托卡马克实验与诊断设备。

  实验基地主要设备简介:

  1、J-TEXT托卡马克主机

  J-TEXT托卡马克主机由环形真空室、铁芯、环向与极向场线圈构成,真空室大半径为1.05米,小半径为0.27米,可运行在限制器与偏滤器磁场位形,装置纵场可达3特斯拉,等离子体电流最大至350KA,等离子体电子温度可致1000万度,是教育部的唯一的中型托卡马克装置,也是教育部进行ITER人才培养与培训的主要平台。

 

  2、100MW脉冲发电机组

  100MW脉冲发电机组作为聚变与等离子体实验基地的重要设备,是J-TEXT托卡马克装置的主供电源,它是一个卧式三轴承座支撑的飞轮储能脉冲发电系统,由美国西屋公司生产,设计储能185MJ,具备每两分钟输出4s峰值功率为100MW脉冲的能力。

  3、三色远红外偏振仪诊断系统

  实验室在建的三色远红外偏振仪系统采用高功率、高稳定性的二氧化碳激光器泵浦三频远红外连续输出激光器,以测量激光通过托卡马克等离子体所产生的法拉第旋转角并计算托卡马克等离子体中的电流分布。该系统将是世界上首台工作于托卡马克上的偏振仪系统,将对ITER的电流剖面诊断设计提供重要的参考依据并可推进托卡马克中平衡、磁流体活性、约束与输运等与电流分布相关的重要物理问题的探索。